本周分享文献：HER2-driven breast cancer suppression by the JNK signaling pathway，于2023年1月19日在线发表在《PNAS》(IF=12.779) 上。

HER2阳性乳腺癌亚型与乳腺管腔上皮细胞的恶性转化有关。肿瘤DNA序列分析明确了编码JUN NH2-末端激酶 (JNK) 的直接激活因子MAP2K4和MAP2K7基因的导致功能丢失的突变和缺失。本次在人乳腺上皮细胞的体外研究显示，CRISPR诱导的JNK通路组成成分MAPK和MAP2K的突变没有引起2D培养中细胞的生长变化，但在3D培养中，这些突变促进了上皮细胞的增殖。在3D培养细胞中对基因表达特征进行了分析，结果表明HER2激活和JNK通路缺陷会引起相似的改变。信号传导相互作用的机制可能部分由JNK抑制整合素α6β4的表达介导，α6β4通过结合HER2并放大HER2信号传导。这些数据表明，HER2激活和JNK通路缺陷可能相互协同促进乳腺癌的发展。为了验证这一假设，研究者使用HER2阳性乳腺癌小鼠模型进行了体内研究，使用Cre/loxP系统介导了编码JNK蛋白激酶JNK1和JNK2 (Mapk8和Mapk9) 基因和JNK通路激活因子MAP2K (Map2k4和Map2k7) 基因的敲除。Kaplan-Meier方法分析表明JNK通路失活能促进HER2阳性乳腺癌的发展。

本研究的目的是使用体外细胞培养和体内小鼠模型探索JNK信号通路在HER2阳性乳腺癌中的作用。研究报道HER2激活与JNK通路抑制相互协同促进乳腺癌的发展。研究数据表明JNK通路基因可作为HER2阳性乳腺癌潜在的抑制因子。

对3D培养的WT，JNK^KO细胞进行了RNA-seq分析，结果显示，JNK通路阻断和HER2激活对人乳腺上皮细胞基因表达的影响是相似的。为了进一步探索JNK信号的作用，将对照WT、B/B处理过的WT和对照JNK^KO的miRNA数据进行对比分析。在对照JNK^KO与对照WT对比差异表达 (differentially expressed，DE) 分析中鉴定一些靶向mRNA的预测性的miRNA靶标，并使用RNA-seq数据进行了验证。RNA-seq通路分析表明，整合素信号通路在JNK缺陷的乳腺上皮细胞中增加，包括层粘连蛋白受体α6β4，α6β4能结合HER2并促进HER2信号通路在乳腺肿瘤的发展。因此，乳腺肿瘤发展中，整合素α6β4可能在一定程度上介导了JNK和HER2的信号转导的相互作用。这些数据表明JNK信号缺陷部分模拟了激活的HER2信号对3D培养的乳腺上皮细胞基因表达的影响。

研究者在体内研究中进一步探索了JNK通路抑制是否改变HER2促进乳腺癌的发展，建立了JNK缺陷小鼠模型，包括JNK^KO (MAPK8和MAPK9基因缺失) 小鼠、MKK4^KO (MAP2K4基因缺失) 小鼠和MKK7^KO (MAP2K7基因缺失) 小鼠，JNK通路缺陷小鼠在150天后发生腔内乳腺癌，在较早期时也发现小鼠出现乳腺癌前病变—上皮内瘤变 (mammary intraepithelial neoplasia，MIN)，并且发现JNK通路缺陷显著加速了乳腺肿瘤的发展。

研究者分别从WT、JNK^KO、MKK4^KO和MKK7^KO小鼠模型中获得肿瘤细胞进行分析，免疫印迹分析显示，WT肿瘤细胞表达JNK1和JNK2，但在JNK^KO肿瘤细胞中未检测到JNK，MKK4^KO和MKK7^KO肿瘤细胞表现出JNK激活减弱。肿瘤细胞增殖水平测量结果表明，JNK^KO细胞的生长速度比WT肿瘤细胞慢，MKK4^KO和MKK7^KO肿瘤细胞表现为中间增殖水平。采用RNA-seq分析了6个独立WT和7个独立JNK^KO原发肿瘤细胞系的基因表达情况发现，与WT肿瘤细胞相比， JNK^KO肿瘤细胞中一些差异表达的基因集中在了Trp53、KRas、通过NF-κB、EMT介导的TNFα一些信号通路特征上。因此，JNK通路抑制似乎会导致肿瘤细胞基因表达失调，这可能有助于加速肿瘤的发展。

研究者对6个WT和7个JNK^KO HER2阳性的原发肿瘤细胞进行了WGS分析。针对短序列变异差异(<10个碱基)，包括MNP (multiple nucleotide polymorphism，多核苷酸多态性)，SNP (single nucleotide polymorphism，单核苷酸多态性)，缺失和插入以及基因组结构变异，包括缺失、重复、插入、倒置和易位进行了分析。结果显示与WT肿瘤细胞相比，JNK^KO肿瘤细胞短序列变异差异不明显，但是表现出更多的基因组结构变异，代表其具有更高的突变负荷，这种增加的突变负荷可能促进了JNK^KO小鼠肿瘤的加速发展。拷贝数变异 (copy number variation，CNV) 分析显示，WT和JNK^KO肿瘤细胞中存在不同的CNVs。

该研究报道了人乳腺上皮细胞JNK通路缺陷导致体外3D培养中细胞选择性生长失调。研究发现JNK通路缺陷和HER2激活对细胞转录组的影响是相似的，提示JNK通路缺陷可能促进肿瘤形成。体内研究也显示，JNK通路缺陷导致小鼠模型中HER2阳性乳腺癌的快速发展，表明在乳腺癌中突变的JNK通路基因具有抑制肿瘤发展的功能。

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